CN217535571U

CN217535571U - 一种基于硫自养的uad生物流化床脱氮装置

Info

Publication number: CN217535571U
Application number: CN202123167961.6U
Authority: CN
Inventors: 陶正兴; 李激; 管春雷; 蔡诚; 何磊
Original assignee: Cec Environmental Protection Co ltd
Current assignee: Cec Environmental Protection Co ltd
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2022-10-04
Anticipated expiration: 2031-12-16

Abstract

本实用新型涉及污水处理脱氮领域，公开了一种基于硫自养的UAD生物流化床脱氮装置，生物流化床系统包括进水混合单元、布水单元、生物膜反应单元、循环系统单元。该方法无需外加有机碳源，具有脱氮效率高、处理负荷高、出水水质优、运行控制智能化等优点，适用于硝态氮工业废水的脱氮处理和市政污水二级出水的脱氮提标。

Description

一种基于硫自养的UAD生物流化床脱氮装置

技术领域

本实用新型涉及污水脱氮处理技术领域，公开了一种基于硫自养的UAD (Up-flowAutotrophic Denitrification)生物流化床脱氮装置。

背景技术

水体富营养化是近几十年来的一个全球现象，受人类活动的影响，河流、湖泊等水体中营养元素的排放量的增加使之趋于富营养化。水体发生富营养化发生时，某些藻类暴发，造成水质缺氧恶化。城镇污水厂二级处理出水和高硝态氮工业废水是污水氮元素排放的主要来源。

现有老旧污水处理厂(站)二级生化段中可生物降解的有机物含量低，即低 C/N时，水中原有碳源已无法满足生物反硝化脱氮时的要求，这时就需要向水中额外投加有机碳源。由此带来高运行成本、二次污染等问题，并且往往难以达到理想的脱氮处理效果。太阳能电池生产废水、铀矿矿区地下水等硝态氮含量较高，目前对于高浓度硝态氮废水多采用物理化学法处理，如反渗透、电渗析、离子交换法等，但处理成本较高，且维护较难。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种基于硫自养的UAD生物流化床脱氮装置。装置中生物膜反应单元的菌群以生物膜型式存在，且菌群均为专性无机化能自养型的硫杆菌属，其代谢过程为在无氧或缺氧的环境下利用单质硫 (S)、硫化物(S^2-)等为电子供体，在一定碱度条件下，以硝酸盐为电子受体将硝氮(NO₃ ^-)还原为氮气(N₂)同时将硫氧化为硫酸盐的自养反硝化过程。该装置以硫粉或废弃的硫化物沉淀为电子供体，无需外加有机碳源，既能满足资源化的利用，又能达到脱氮的目的；同时本实用新型具有脱氮效率高、处理负荷高、出水水质优、运行控制智能化等优点，适用于高硝态氮工业废水的脱氮处理和市政污水二级出水的脱氮提标。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于硫自养的UAD生物流化床装置，包括进水混合单元、布水单元、生物膜反应单元、循环系统单元。

进一步的，所述UAD生物流化床的进出水口布置有氧化还原电位仪、pH 检测仪。通过氧化还原电位仪数值监测，能够判断UAD内反应是否处于缺氧状态；通过检测进pH变化，及时调整UAD内pH值，达到最佳的生物反应条件，当监测到反应器内pH低于6.5时，向水中添加碳酸钠，以提高进水pH；通过检测进出水硝氮去除率及出水硝氮出水浓度，当发现出水硝氮值高于5mg/L或去除率低于40％时，即会向水中添加硫粉。

进一步的，所述进水混合单元包含硫粉和碳酸钠，采用支管加药的方式，即在进水管路上开2个加药口，进水与硫粉和碳酸钠通过水的流动而混合。

进一步的，所述布水单元为环形不锈钢管道，管道每隔一定距离开孔，开孔方向为斜下方，与竖直方向夹角45°对称布置，开孔大小为φ5mm。

进一步的，所述生物膜反应单元包括硫自养填料，所述硫自养填料为MBBR 填料，该填料比重比水略小，未附着生物膜时填料浮在水上层。附着生物膜后比重与水相当，在水流搅动下会在反应器内呈悬浮流动状态。

进一步的，所述硫自养填料采用MBBR填料，填料的直径为25mm，填料的量使其能够在反应器内自由浮动。

进一步的，所述循环系统单元为循环泵将反应器内的水抽出并重新打回进水口。

基于上述装置的一种基于硫自养的UAD生物流化床系统脱氮方法，包括如下步骤：将自养反硝化菌固定在生物流化床的硫自养填料中，利用硫粉作为自养反硝化所需的电子供体，在无需外加有机碳源的情况下对污水中的硝态氮进行降解去除。

本实用新型的有益效果是：

(1)运行成本低。不同于传统的污水处理异养脱氮方式，硫自养反硝化是一种新型的生物脱氮技术，该技术无需投加有机碳源，利用硫单质作为电子供体、无机碳为碳源，实现硝态氮的去除。

(2)脱氮效率高、处理负荷高。硫自养反硝化得益于生物膜法的特点，摆脱了因硝化菌世代期长而造成的泥龄限制。硫自养反硝化菌附着在具有很高的比表面积的MBBR填料中，随着填料的浮动能够使硫自养反硝化菌与硝氮机物充分接触，从而处理负荷得到提高。

(3)另外，由于UAD生物反应器具有较高的高径比，且硫自养填料优选 MBBR填料，该填料表面粗糙、多孔、内部空隙发达，比表面积大，可达到600m²/m³以上。因此，其具有生物菌附着力强，繁殖快，挂膜效率高等优点，在低温低浊条件下仍具有较高的氨氮去除率。另外，该填料还有化学性质稳定，寿命长等优点。得益于填料的优异特点，在同等体积下，微生物浓度得到有效提高，使得脱氮效果提高。脱氮效果的提升，进一步增加了处理负荷，使得设备体积得以降低，因此具有节约占地面积的巨大优势。

(4)水力停留时间短、占地面积小。UAD生物流化床采用智能模块化结构，其结构紧凑，较高的高径比，因此具有节约占地面积的巨大优势。同时基于硫自养反硝化的技术，还能取得较高的脱氮去除效率。此外，设备还设置有氧化还原电位仪、pH检测仪以及各种电动阀门，不仅能够判断生物反应状态，还能够自动化的运行，运行操作简单。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中各个标号的含义为：1、进水口；2、出水口；3、循环口；4、填料；5、UAD 反应器；6、硫粉加药口；7、碳酸钠加药口

图2为布水管道的结构示意图。

图中各个标号的含义为：8、布水管道。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型进一步说明：

如图1所示，一种基于硫自养的UAD生物流化床系统，包括进水混合单元、布水单元、生物膜反应单元、循环系统单元。

基于该装置，前期需进行培菌驯化UAD生物流化床进行微生物培养，采用的微生物取自菌种，使用含硝态氮废水来培养启动。污泥经过两周左右培养后，在UAD生物流化床中投加硫进行富集培养，驯化培养出具有自养特性的反硝化污泥。培养期间，每隔两天添加一次营养液并更换一次上清液，营养液主要成分为废水混合碳酸钠、硫溶液，驯化时间为14d左右，经测定出水NO₃-N低于 2mg/L，认为完成硫自养反硝化污泥的定向驯化。

混合后的污水由下向上流动，通过布水管道均匀进入反应池，在反应器的污水流速可达到2～5m/h。在反应池内，硫自养反硝化菌，以单质硫(S)、硫化物 (S^2-)等为电子供体，以硝酸盐为电子受体将硝氮(NO₃ ^-)还原为氮气(N₂)，实现反硝化脱氮。反应式如下式所示：

优选MBBR填料，该填料表面粗糙、多微孔、内部空隙发达，比表面积大，有效表面为＞600m²/m³。因此，其具有生物菌附着力强，繁殖快，挂膜效率高等优点，在低温低浊条件下仍具有较高的氨氮去除率。另外，该填料还有化学性质稳定，寿命长等优点。硫自养填料平均粒径为25mm。

流出反应池的净化后污水通过溢流管进入沉淀池，在沉淀池内，少量进入沉淀池的污泥发生沉淀，之后在经过污泥回流泵重新抽回反应池。另外，在沉淀池内通过定期排泥，将脱落的微生物膜排除系统。

实际运行进水水质：pH＝6～9，TN≤20mg/L，出水TN能够稳定达到5mg/L 以下。

Claims

1.一种基于硫自养的UAD生物流化床脱氮装置，其特征在于，包括UAD反应器、进水混合单元、布水单元、生物膜反应单元、循环系统单元，所述UAD反应器上设置进水口、出水口和循环口；所述进水混合单元包括与所述进水口连接的进水管、与所述进水管连接的硫粉加药管和碳酸钠加药管；所述UAD反应器内自下而上依次设置布水单元、生物膜反应单元；所述布水单元的进水口连接所述UAD反应器的进水口；所述循环系统单元包括循环泵，所述循环泵的进水口和出水口分别连接所述UAD反应器的循环口和进水口。

2.根据权利要求1所述的一种基于硫自养的UAD生物流化床脱氮装置，其特征在于，所述UAD反应器的进水口、出水口分别布置有氧化还原电位仪、pH检测仪。

3.根据权利要求1所述的一种基于硫自养的UAD生物流化床脱氮装置，其特征在于，所述布水单元为环形穿孔布水管道。

4.根据权利要求1所述的一种基于硫自养的UAD生物流化床脱氮装置，其特征在于，所述生物膜反应单元包括硫自养填料；所述硫自养填料分散在UAD反应器内部。